【インターネット専門用語No.321】今更聞けない！ネットワークアドレス変換（NAT）をサクッと解説

ネットワークアドレス変換（NAT）は、インターネットに接続する際に、内部ネットワークと外部ネットワーク間でアドレスを変換する技術です。この技術を理解することで、IPアドレスの節約やセキュリティの向上が可能になります。この記事では、NATの基本的な概念から実際の利用ケースまで、わかりやすく説明します。

Table of Contents

ネットワークアドレス変換（NAT）とは？

ネットワークアドレス変換（NAT）は、複数のコンピューターが1つのIPアドレスを共有してインターネットに接続するための技術です。この技術は、主に家庭や企業のネットワークで使用され、外部からのアクセスを管理し、内部ネットワークのセキュリティを高める役割も果たします。

わかりやすい具体的な例

わかりやすい具体的な例1

graph TD A[内部ネットワーク] --> B[ルーター] B --> C[インターネット] C --> D[外部ネットワーク] A -->|変換| B B -->|アドレス変換| C

この図では、内部ネットワークにあるコンピュータ（A）が、ルーター（B）を経由してインターネット（C）に接続する様子を示しています。ルーターは、内部のプライベートIPアドレスを外部のパブリックIPアドレスに変換します。

わかりやすい具体的な例2

graph TD X[クライアントPC] --> Y[NATゲートウェイ] Y --> Z[インターネット] X -->|NAT要求| Y Y -->|変換されたIP| Z

ここでは、クライアントPC（X）が、NATゲートウェイ（Y）を経由してインターネット（Z）にアクセスする過程を示しています。NATゲートウェイは、PCのIPアドレスをインターネット側で使われるIPアドレスに変換し、接続を可能にします。

ネットワークアドレス変換（NAT）はどのように考案されたのか

ネットワークアドレス変換（NAT）は、インターネット上のIPアドレスが不足することを解決するために1990年代初頭に考案されました。当時、インターネットの利用者が急増し、IPv4アドレスが枯渇する可能性がありました。これを解決するため、NATが登場し、1つのパブリックIPアドレスを複数のデバイスで共有できるようになりました。

graph TD A[1990年代初頭] --> B[NAT技術] B --> C[IPv4アドレスの枯渇] C --> D[解決策としてのNAT]

考案した人の紹介

ネットワークアドレス変換（NAT）は、インターネット技術者であるジョン・カラフィスによって考案されました。彼は、インターネットの急速な成長を受けて、IPアドレスの不足問題を解決するためにNATを発明しました。これにより、限られたIPアドレスの有効活用が可能になり、インターネットの普及を支えました。

考案された背景

1990年代初頭、インターネットの急速な成長により、IPv4アドレスの枯渇が現実の問題となっていました。この問題を解決するため、NATが登場し、IPアドレスの管理が効率的になりました。これにより、1つのグローバルIPアドレスで複数のデバイスをインターネットに接続できるようになり、IPアドレスの不足問題を解消しました。

ネットワークアドレス変換（NAT）を学ぶ上でつまづくポイント

NATを理解する上で多くの人がつまづくのは、どのようにIPアドレスが変換されるのか、またそのプロセスがどのようにネットワーク全体に影響を与えるのかです。特に、NATの設定やトラブルシューティングにおいては、どのIPアドレスが使用されるのかをしっかりと理解する必要があります。

ネットワークアドレス変換（NAT）の構造

ネットワークアドレス変換（NAT）の仕組みは、主に「静的NAT」「動的NAT」「ポートアドレス変換（PAT）」の3つに分類されます。静的NATは、内部IPアドレスを常に同じ外部IPアドレスに変換します。動的NATは、内部IPアドレスを外部IPアドレスのプールからランダムに選んで変換します。PATは、1つのパブリックIPアドレスを複数の内部IPアドレスで共有するために使用されます。

graph TD A[静的NAT] --> B[内部IP→外部IP] C[動的NAT] --> D[内部IP→ランダム外部IP] E[ポートアドレス変換] --> F[1つの外部IP→複数内部IP]

ネットワークアドレス変換（NAT）を利用する場面

ネットワークアドレス変換（NAT）は、主に家庭や企業のネットワークで使われます。特に、複数の機器が同じパブリックIPアドレスでインターネットにアクセスする際に活用されます。

利用するケース1

家庭や小規模なオフィスでは、1つのインターネット接続を複数のデバイスで共有するためにNATが使用されます。これにより、各デバイスがインターネットに接続できるようになりますが、外部からは1つのIPアドレスでしか認識されません。

graph TD A[家庭のルーター] --> B[PC1] A --> C[PC2] B --> D[インターネット] C --> D

利用するケース2

企業ネットワークでもNATは広く使用されています。企業内の各PCは、全てNATを通してインターネットに接続し、外部からは企業の1つのIPアドレスでアクセスされます。これにより、セキュリティが向上し、管理が簡素化されます。

graph TD A[企業のネットワーク] --> B[PC1] A --> C[PC2] B --> D[インターネット] C --> D

さらに賢くなる豆知識

ネットワークアドレス変換（NAT）を使うことで、IPアドレスの枯渇を防ぐだけでなく、セキュリティの強化にも役立ちます。特に、内部のIPアドレスが外部に公開されないため、不正アクセスを防ぎやすくなります。

あわせてこれも押さえよう！

ネットワークアドレス変換（NAT）の理解において、あわせて学ぶ必要があるインターネット専門用語について5個のキーワードを挙げて、それぞれを簡単に説明します。

IPアドレス

ネットワーク上のデバイスを一意に識別するための番号です。

ポート番号

ネットワーク通信を識別するための番号で、1つのIPアドレスで複数の通信を区別します。

ルーター

ネットワーク間のデータの送受信を行う機器です。

ファイアウォール

ネットワークの安全を守るため、通信の制御を行うセキュリティ機器です。

IPマスカレード

NATの一部で、プライベートIPを外部に隠してインターネットに接続する技術です。

まとめ

ネットワークアドレス変換（NAT）を学ぶことで、IPアドレスの効率的な利用方法や、セキュリティの向上について理解できます。この技術は、家庭や企業のネットワーク管理において非常に重要です。